T-HAASS 0005-2022 基于无人机影像的小麦苗情监测技术规程

ICS65.020CCSB05HAASSTechnicalregulationforwheatgrowthmonitoringbIT/HAASS0005—2022前言 12规范性引用文件 13术语和定义 1 1 1 1 14基本要求 1 1 1 1 1 15技术要求 2 6数据采集 2 7数据处理 2 2遥感苗情综合指数计算28监测成果 2 附录A 3 4 5附录D（规范性）苗情综合评价标准 6T/HAASS0005—2022本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件由河南省农学会提出。本文件由河南省农学会归口。本文件起草单位：河南省农业科学院植物营养与资源环境研究所，河南农业大学，中国科学院地理科学与资源研究所，河南省农业遥感监测中心、河南省农学会，中国农业科学院作物科学研究所，河南科技大学。本文件主要起草人：宋晓、冯伟、段剑钊、许端阳、李晓、周磊、张珂珂、祁勇、贺利、胡颖、王永华、岳克、郭腾飞、金秀良、张海艳、郭彬彬、温鹏飞等人员参加。T/HAASS0005—20221基于无人机影像的小麦苗情监测技术规程本标准规定了小麦苗情监测技术的相关术语和定义以及监测中设备要求或准备、数据解析要求、遥感苗情综合指数计算和评价。本标准适用于应用轻型无人机遥感技术对河南省小麦苗情进行监测。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T14950-2009摄影测量与遥感术语GB/T15968-2008遥感影像平面图制作规范3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1无人机aerialvehicle，简称UAV）。3.2多光谱影像应用多光谱相机获取的农田区域光谱图像，具体参照GB/T14950-2009标准执行。3.3图像处理利用图像处理软件对获得的图像进行拼接、校正、参数计算和提取等过程。3.4小麦苗情在小麦生长的前、中期，用叶面积指数、叶片氮含量和地上部植株干物质来表示的小麦长相情况。4基本要求4.1软件具备图像拼接、校正、遥感参数计算功能的图像处理软件和制图软件。4.2硬件4.2.1无人机携带防抖云台、高精度定位、定高装置且具备一定负载和长时间滞空飞行能力的轻型无人机，且最大飞行高度需超过80米。4.2.2多光谱相机具备近红外、红边和红光等波段的高分辨率多光谱相机，且多光谱相机重量要小于无人机负载。4.2.3辐射定标靶标布已知反射率为0、5％、20％、40％、70％等的5个以上的标准辐射定标靶标布。T/HAASS0005—202225技术要求5.1起飞和降落点选择挑选要监测的田块，选择农田附近无障碍物且宽阔平整位置作为无人机起飞和降落点。5.2辐射定标靶标布设置在农田中合适地点放置辐射定标靶标布，该靶标布必须位于多光谱相机能拍摄到的地方。5.3飞行参数设定在无人机飞控终端中进行航线规划、航向及旁向重叠率设置（65％-85。无人机组装完成后与多光谱相机连接并根据田块大小、无人机电池电量、相机性能等设置飞行高度（一般飞行高度为50-80米）、飞行速度、拍照间隔等参数。5.4监测角度相机镜头方向垂直向下，与小麦冠层平面呈90°。6数据采集6.1监测时期小麦生长的越冬期和拔节期。6.2监测步骤选择晴朗无云且风力小于4级的天气。待完成飞行前准备后，在10:00~14:00对农田小麦进行航拍。航拍完成后，及时查看获取图像并进行快速拼接，以确定田块图像完整无缺失，否则就再次航拍，直至获取高质量图像数据。7数据处理7.1植被指数提取利用图像处理软件将获取的多光谱图像进行拼接和辐射校正，得到麦田反射率图，根据附录A计算植被指数图。7.2遥感苗情综合指数计算使用叶面积指数、叶片氮含量和地上部植株干物质三个生长参数对越冬期和拔节期小麦苗情进行评价。统计小麦田块内植被指数NDRE、EVI、CIRE并进行归一化处理（归一化方法见附录B分别记为NDRE_1，EVI_1和CIRE_1，将该归一化后的3个参数利用三分均等法计算遥感苗情综合指数A（见附录C）。8监测成果8.1专题图将遥感苗情综合指数A依照苗情综合指数评价标准（见附录D），制作冬小麦苗情遥感监测专题图，具体制图格式参照GB/T15968-2008标准执行。8.2监测报告小麦苗情监测报告内容主要包括监测的时间、区域、飞行传感器、苗情状况以及当前的气象条件等。T/HAASS0005—20223植被指数计算植被指数是由遥感光谱不同波段反射率组合变换后形成的一种参数。红边归一化植被指数（NDRE）、增强型植被指数（EVI）和红边色素比值植被指数（CIRE）计算方法如下所示：式中：Rnir、Rrededge和Rred分别代表遥感影像的近红外波段、红边波段和红光波段反射率。T/HAASS0005—20224归一化方法Min-Max归一化法利用某个指标数据X_i的最大值和最小值，将数据X_i进行线性转化，使其值Z落在0-1之间，具体计算方法如下：Z=xi−Min(xi)Max(xi)−Min(xi)T/HAASS0005—20225遥感苗情综合指数计算遥感苗情综合指数A统计小麦田块内植被指数NDRE、EVI、CIRE的最大值和最小值，并进行参量归一化处理，经归一化处理后的各参量变化范围均为0-1，分别记为NDRE_1，EVI_1和CIRE_1，归一化方法见附录2。将该归一化后的3个参数利用三分均等法计算遥感苗情综合指数A。遥感苗情综合指数A＝1/3(NDRE_1+EVI_1+CIRE_1)T/HAASS0005—20226苗情综合评价标准农学苗情综合指数B统计小麦种植区各监测点叶面积指数（LAI）、叶片氮含量（LNC）和地上部植株干物质（DM）三个农学参数及其最大值和最小值，并进行参量归一化处理，经归一化处理后的各参量变化范围均为0-1，分别记为LAI_1，LNC_1，DM_1，归一化方法见附录2。依据叶面积指数、叶片氮含量和地上部植株干物质对表征小